La Lumière Monochromatique et Polychromatique

Le spectre de la lumière blanche est composé de plusieurs lumières colorées ou radiations (violet, indigo, vert, bleu, jaune, orange, rouge): la lumière blanche est polychromatique.

Si la lumière est composée d'une seule radiation colorée (laser, rouge, laser vert...) elle est monocromatique.

Notion de Longueur d'Onde

Une radiation est caractérisée par une grandeur appelée longueur d'onde, notée λ. Son unité de mesure est le mètre (m), mais on l'exprime généralement en nanomètre (nm). Dans le vide ou dans l'air, les longueurs d'onde des radiations de la lumière blanche s'étendent de 400nm à 800nm environ. L'œil humain est sensible à cette plage de longueurs d'onde dans le domaine du visible: ultraviolets - lumière visible - infrarouges.

Spectres d'Absorption et d'Émission

Le spectre d'émission d'une espèce chimique (atome, ou ions) est constitué de quelques raies colorées sur fond noir. Les raies présentes dans le spectre dépendent de la nature du gaz. Un spectre de raies permet d'identifier un élément chimique, c'est sa signature.

Spectre d'Émission Continu d'Origine Thermique

C'est le spectre obtenu lorsque la source lumineuse est un corps chauffé à très haute température (ex: filament d'une lampe à incandescence) ou un gaz à très haute pression et température (ex: le soleil). L'allure du spectre dépend de la température du corps. Plus la température est élevée, plus le rayonnement s'enrichit en radiations de courtes longueurs d'onde, c'est-à-dire le violet. Le spectre peut se prolonger au-delà du spectre visible: dans le domaine de l'infrarouge (c'est le cas du rayonnement du corps humain dont la température est de 37ºC).

Spectres d'Émission des Raies

Les gaz sous faible pression portés à haute température émettent une lumière dont le spectre est discontinu: c'est un spectre de raies d'émission, constitué de raies colorées sur fond noir (ex: le tube à néon, lampes spectrales à vapeur de sodium, à vapeur de mercure...).

Spectres d'Absorption

Le spectre de la lumière obtenue est constitué de raies noires se détachant sur le fond coloré du spectre de la lumière blanche: c'est un spectre de raies d'absorption. Le gaz absorbe les radiations qu'il serait capable d'émettre s'il était chaud. Pour un même élément, les raies d'émission (dans le spectre d'émissions) et d'absorption (dans le spectre d'absorption) ont les mêmes longueurs d'onde.

Spectre d'Absorption de Raies

Lorsqu'un gaz à basse température est traversé par de la lumière blanche.

Spectre d'Absorption de Bande

Lorsqu'une solution colorée est traversée par de la lumière blanche, le spectre de la lumière obtenue présente des bandes noires sur le fond coloré du spectre de la lumière blanche: c'est un spectre de bandes d'absorption. Ce spectre est caractéristique de la substance dissoute.

Une Année Lumière

C'est la distance parcourue par la lumière dans le vide en une année.

Démontrer qu'une année lumière représente une distance de 9,47 x 10^12 km: 3,00 x 10^8 m/s x 365,25 x 24 x 60 x 60.